一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法，通過蒸汽氣化及鉻渣催化作用，將含氯塑料裂解并轉(zhuǎn)化為小分子能源氣。同時所產(chǎn)生的能源氣可將鉻渣中六價鉻高效還原，同時鉻渣可將所產(chǎn)生的HCl吸收。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過程中排放的副產(chǎn)物。因其中含有水溶性六價鉻而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過處理而露天堆放，對地下水源、河流或海域會造成不同程度的污染，嚴重的危害人體健康和動植物的生長。
[0003]總體來說，目前鉻渣的解毒方法(即將毒性高的六價鉻變?yōu)槿齼r鉻)分為濕法解毒和干法解毒兩大類。但都有各自問題。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr6+在液相還原解毒的方法。但該法試劑消耗大，成本高，目前還難以大規(guī)模用于治理鉻渣。干法解毒既是通過高溫還原性氣氛的強還原作用使鉻渣中六價鉻還原為三價鉻達到解毒的目的。傳統(tǒng)的干法治理是用碳做還原劑，再還原性氣氛中加熱至100tC左右把有毒的Cr6+還原成無毒的Cr6+，該法已經(jīng)大規(guī)模應用于鉻渣的治理，有一定經(jīng)濟效益，但處理過程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。
[0004]鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過程中排放的副產(chǎn)物。因其中含有水溶性六價鉻而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過處理而露天堆放，對地下水源、河流或海域會造成不同程度的污染，嚴重的危害人體健康和動植物的生長。
[0005]總體來說，目前鉻渣的解毒方法(即將毒性高的六價鉻變?yōu)槿齼r鉻)分為濕法解毒和干法解毒兩大類。但都有各自問題。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr6+在液相還原解毒的方法。但該法試劑消耗大，成本高，目前還難以大規(guī)模用于治理鉻渣。干法解毒既是通過高溫還原性氣氛的強還原作用使鉻渣中六價鉻還原為三價鉻達到解毒的目的。傳統(tǒng)的干法治理是用碳做還原劑，再還原性氣氛中加熱至100tC左右把有毒的Cr6+還原成無毒的Cr6+，該法已經(jīng)大規(guī)模應用于鉻渣的治理，有一定經(jīng)濟效益，但處理過程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。
[0006]另一方面，含Cl塑料是一種白色污染。目前其處理方法也存在各種問題。因其含Cl，因此焚燒容易產(chǎn)生二惡英。熱解制燃料油、氣是一種目前較為實用的辦法，申請?zhí)?011103660279公布了一種兩步法利用含氯塑料塑料制備燃料油氣的辦法，第一步在低溫揮發(fā)HCl，第二步裂解塑料制備油氣。該方法雖較為實用，但由于實行兩步法，反應周期長。此外在工程實施中，HC1不容易完全揮發(fā)出，部分殘留的Cl容易進入第二步的裂解油氣中從而對其污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是一種新型的鉻渣、塑料的處理處置方法。熱解處理方法，通過工藝控制，可將可將鉻渣中六價鉻高效還原的同時，將含氯塑料中的Cl固定，同時將含氯塑料轉(zhuǎn)化為高效能源產(chǎn)品。
[0008]本工藝技術(shù)方案為:將含氯塑料首先在低溫250-350°C反應，去除其中的HC1。隨后利用危險廢物鉻渣高溫催化裂解去除HCl的塑料。同時在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉(zhuǎn)化為低分子的能源氣體，避免了結(jié)焦，同時使得能源產(chǎn)品更高效。另一方面，所產(chǎn)生的能源氣體將鉻渣六價鉻轉(zhuǎn)化為三價鉻，實現(xiàn)其無害化。
[0009]本發(fā)明的方法具體包括以下步驟:
(1)將鉻渣磨至〈2_后，后通過螺旋進料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
(2)將含氯塑料在裂解反應器中在250-350°C進行裂解，裂解所產(chǎn)生的HCl進入洗滌塔后排放。裂解所產(chǎn)生的固相焦化產(chǎn)物隨后輸往回轉(zhuǎn)電爐爐頭，與高溫蒸汽及鉻渣混合，在此過程中，塑料焦化產(chǎn)物受熱進一步發(fā)生裂解生成裂解氣;高溫蒸汽與塑料裂解氣混合氣體在回轉(zhuǎn)電爐中與鉻渣逆向運行，過程中發(fā)生催化裂解反應，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣；連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為(1-4):5；
(3 )在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，鉻渣冷卻至200 °C以下后排放，控制窯尾排口處氣壓與回轉(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應；
(4)處理后的鉻渣排出窯尾后，進入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°C以下，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進入處理系統(tǒng);控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0-30kp之間，避免空氣進入系統(tǒng)。
[0010]相比傳統(tǒng)的塑料及鉻渣處理方法，本方法有如下優(yōu)勢:
1.利用鉻渣危險廢物鉻渣催化塑料，避免使用昂貴催化劑的同時，還實現(xiàn)了鉻渣的無害化；
2.充分利用了冷卻鉻渣時的冷卻水所產(chǎn)生的蒸汽，無須額外熱源輔助生產(chǎn)蒸汽，有利于節(jié)能，同時減少了蒸氣排放的所帶來二次熱污染；
3.因高溫蒸氣的作用，使得鉻渣在還原處理后，表面積炭量大大減少，有利于處理后鉻渣的二次利用；
4.能源氣中生成的C02可以被鉻渣中的CaO吸收，提高燃料產(chǎn)品質(zhì)量；
5.工藝采取分兩次噴淋冷卻水冷卻高溫殘渣的辦法，第一次可以同時生成蒸汽，蒸汽可以作為催化氣化塑料的物料，避免了額外制備蒸汽，節(jié)約能源;第二次生成蒸汽的同時，增大裝置內(nèi)部氣壓，阻止外部空氣進入系統(tǒng)，氧化還原后的三價鉻，同時避免了使用額外的裝置控制氣壓。
【附圖說明】
[0011]圖1是工藝流程圖具體實施實例如下:
1.將鉻渣磨至〈2_后，后通過螺旋進料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
2.將含氯塑料在裂解反應器中在250-350°C進行裂解，裂解所產(chǎn)生的HCl進入洗滌塔后排放。裂解所產(chǎn)生的固相焦化產(chǎn)物隨后輸往回轉(zhuǎn)電爐爐頭，與高溫蒸汽及鉻渣混合，在此過程中，塑料焦化產(chǎn)物受熱進一步發(fā)生裂解生成裂解氣;高溫蒸汽與塑料裂解氣混合氣體在回轉(zhuǎn)電爐中與鉻渣逆向運行，過程中發(fā)生催化裂解反應，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣;連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為2: 5;
3.在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，冷卻水與含氯塑料的質(zhì)量比是1:1，鉻渣冷卻至150°C以下后排放，控制窯尾排口處氣壓與回轉(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在-3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應；
4.處理后的鉻渣排出窯尾后，進入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°C以下，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進入處理系統(tǒng);控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0_30kp之間，避免空氣進入系統(tǒng)。
[0012]5.使用國標GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進行毒性浸出試驗，測得水溶性鉻為0.01mg/L，大大低于國標GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。每噸含氯塑料產(chǎn)生0.6t能源氣，可燃氣含量均高于90%。
[0013]
實例2:
1.將鉻渣磨至〈2_后，后通過螺旋進料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭。通過電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C。排出爐頭后，鉻渣進入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾；
2.將含氯塑料在裂解反應器中在250-350°C進行裂解，裂解所產(chǎn)生的HCl進入洗滌塔后排放。裂解所產(chǎn)生的固相焦化產(chǎn)物隨后輸往回轉(zhuǎn)電爐爐頭，與高溫蒸汽及鉻渣混合，在此過程中，塑料焦化產(chǎn)物受熱進一步發(fā)生裂解生成裂解氣;高溫蒸汽與塑料裂解氣混合氣體在回轉(zhuǎn)電爐中與鉻渣逆向運行，過程中發(fā)生催化裂解反應，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣;連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為4:5;
3.在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，冷卻水與塑料的質(zhì)量比是1:1，鉻渣冷卻至150°C以下后排出，控制窯尾排口處氣壓與回轉(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應；
4.控制流化床頭部排口內(nèi)處氣壓與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往振動流化床尾部并輸往內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾同時避免空氣進入。
[0014]5.使用國標GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進行毒性浸出試驗，測得水溶性鉻為0.01mg/L，大大低于國標GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。每噸含氯塑料產(chǎn)生0.5t能源氣，可燃氣含量均高于90%。
【主權(quán)項】
1.一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將鉻渣磨至<2mm后，后通過螺旋進料器輸往回轉(zhuǎn)電爐爐尾，后輸往爐頭;通過電爐加熱，保持爐頭鉻渣溫度穩(wěn)定在800-1000°C;排出爐頭后，鉻渣進入內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯頭，后輸往窯尾； (2)將含氯塑料在裂解反應器中在250-350°C進行低溫預裂解，裂解所產(chǎn)生的HCl進入洗滌塔后排放;裂解所產(chǎn)生的固相焦化產(chǎn)物隨后輸往回轉(zhuǎn)電爐爐頭，與高溫蒸汽及鉻渣混合，在此過程中，塑料焦化產(chǎn)物受熱進一步發(fā)生裂解生成裂解氣;高溫蒸汽與塑料裂解氣混合氣體在回轉(zhuǎn)電爐中與鉻渣逆向運行，過程中發(fā)生催化裂解反應，在回轉(zhuǎn)電爐爐尾排出后，經(jīng)過冷凝工藝獲得高品質(zhì)能源氣； (3)在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，冷卻水噴淋到鉻渣表面，鉻渣冷卻至200°C以下后排出，控制窯尾排口處氣壓與回轉(zhuǎn)電爐爐頭的壓差穩(wěn)定在在_3kp至5kp之間，從而使得高溫蒸氣能夠駛往回轉(zhuǎn)窯窯頭并進入回轉(zhuǎn)電爐與塑料裂解氣發(fā)生催化反應； (4)處理后的鉻渣排出窯尾后，進入冷卻系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)噴入二次冷卻水，使鉻渣溫度降至50°C以下后排放，所產(chǎn)生的水蒸氣阻止空氣從內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾進入處理系統(tǒng)；控制冷卻系統(tǒng)排口處內(nèi)側(cè)氣壓高于外側(cè)氣壓0_30kp之間，避免空氣進入系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法，其特征在于，在內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處，連續(xù)輸入的含氯塑料與連續(xù)輸入的高溫鉻渣的混合質(zhì)量比為(1-4):5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法，其特征在于，內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處冷卻鉻渣的冷卻水與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)窯窯尾處連續(xù)輸入的含氯塑料的質(zhì)量比控制在(1-2):1。
【專利摘要】本發(fā)明是一種利用含氯塑料制備能源氣同時無害化鉻渣的方法，將含氯塑料首先在低溫250-350℃反應，去除其中的HCl。隨后利用危險廢物鉻渣高溫催化裂解去除HCl的塑料。同時在水蒸汽氣化的條件下較為徹底的將塑料轉(zhuǎn)化為低分子的能源氣體，避免了結(jié)焦，同時使得能源產(chǎn)品更高效。另一方面，所產(chǎn)生的能源氣體將鉻渣六價鉻轉(zhuǎn)化為三價鉻，實現(xiàn)其無害化。
【IPC分類】C10B49/16, B09B5/00, B09B3/00, C10B53/07, C01B7/03
【公開號】CN105623690
【申請?zhí)枴緾N201610035716
【發(fā)明人】張大磊, 方思源, 葉春
【申請人】青島理工大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月19日